مراجعات

الطاقة من النباتات؟ تم اكتشافه حديثًا في التمثيل الضوئي “تسرب” يعني المزيد من العصير


درس العلماء التمثيل الضوئي في النباتات لعدة قرون ، لكن فريقًا دوليًا يعتقد الآن أنه قد كشف أسرارًا جديدة في آلة الطبيعة العظيمة التي يمكن أن تحدث ثورة في الوقود المستدام وتحارب تغير المناخ.

يقول الفريق إنه قرر أنه من الممكن استخراج شحنة كهربائية في أفضل نقطة ممكنة في عملية التمثيل الضوئي. وهذا يعني حصاد أكبر قدر من الإلكترونات من العملية للاستخدام المحتمل في شبكات الطاقة وبعض أنواع البطاريات. كما يمكنها تحسين تطوير الوقود الحيوي. بينما لا يزال الوقت مبكرًا ، يمكن للنتائج التي نُشرت في مجلة Nature ، أن تقلل غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي وتوفر رؤى لتحسين الألواح الشمسية الكهروضوئية.

جاء الاختراق الرئيسي عندما لاحظ الباحثون عملية التمثيل الضوئي في نطاقات زمنية فائقة السرعة.

قال تومي بايكي ، من مختبر كافنديش بجامعة كامبريدج ، لشبكة CNET: “يمكننا التقاط صور في أوقات مختلفة ، مما يسمح لنا بمشاهدة التغييرات في العينة حقًا وبسرعة فعلية – أسرع بمليون مرة من جهاز iPhone الخاص بك”.

استخدم الفريق تقنية تسمى التحليل الطيفي للامتصاص العابر فائق السرعة ، والتي يمكن فهمها ببساطة على أنها إضاءة عينة بنبضات الليزر وتسجيل ما يحدث على فترات قصيرة للغاية. هذا يجعل من الممكن مشاهدة الإلكترونات وهي تتحرك خلال عملية التمثيل الضوئي بأكملها.

ربطت العروض السابقة البكتيريا الزرقاء والطحالب والنباتات الأخرى بأقطاب كهربائية لإنشاء ما يسمى بالخلايا الكهروضوئية الحيوية التي تستفيد من عملية التمثيل الضوئي لتوليد الكهرباء.

قال بيكي إن الباحثين فوجئوا باكتشاف مسار غير معروف سابقًا لتدفق الطاقة في بداية العملية يمكن أن يتيح استخراج الشحنة بطريقة أكثر كفاءة.

“نحن نعتمد على النباتات في كل شيء نأكله وكل الهواء الذي نتنفسه ، وربما يمكننا أيضًا استخدام إلكتروناتها أيضًا.”

وجد العلماء أن المكان في الخلية حيث يبدأ التمثيل الضوئي كان “يتسرب” من الإلكترونات. في الطبيعة ، يمكن أن يحمي هذا النباتات من الأجزاء الضارة لأشعة الشمس.

يمكن أن يكون لاكتشاف المسار الجديد المتسرب آثارًا كبيرة على إنتاج الوقود الحيوي المتجدد ، المشتق عادةً من النباتات أو الطحالب. يمكن أن يكون الوقود الحيوي محايدًا للكربون لأن كلاهما يمتص ثاني أكسيد الكربون عندما تنمو النباتات ويعيد إطلاقه إلى الغلاف الجوي عند الاحتراق ، مقابل الوقود الأحفوري الذي يطلق الكربون المخزن في أعماق الأرض منذ دهور. يعتمد مقدار الوقود الحيوي الكربوني الذي يضيفه أو يطرحه من الغلاف الجوي على كيفية زراعة النباتات وكيفية إنتاج الوقود.

يمكن استخدام هذا البحث لتطوير عمليات أكثر كفاءة لإنتاج الوقود الحيوي.

وقالت منسقة الأبحاث جيني زانج ، من كامبريدج ، عبر البريد الإلكتروني: “إنها طريقة جديدة تمامًا لإنتاج الوقود الحيوي. نحن نجمع الإلكترونات من أقوى وأوائل نقاط التمثيل الضوئي ونعيد توجيهها هناك”.

يقول زانغ إن آخرين حاولوا حصد الإلكترونات من نقطة سابقة في عملية التمثيل الضوئي ، لكنهم استنتجوا أن ذلك مستحيل. تقول إنه في البداية ، كان الفريق مقتنعًا بأنه قد ارتكب خطأ.

https://www.youtube.com/watch؟v=w0ZyQ-bo1BE

وقال تشانغ في بيان “لقد استغرقنا بعض الوقت حتى نقنع أنفسنا بأننا فعلنا ذلك”.

يعد الاختراق بشكل أساسي بتسخير المزيد من الكفاءة المذهلة لعملية التمثيل الضوئي عندما يتعلق الأمر بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة.

وأوضح بيكي أن “ما يجعل عملية التمثيل الضوئي مميزة حقًا هو كفاءتها التي تقترب من 100٪ في تحويل الضوء إلى إلكترونات”. “من خلال فهمنا لآليات التمثيل الضوئي ، يمكننا استخدام هذه المعرفة لإلهامنا لتحسين تكنولوجيا الخلايا الشمسية الحالية.”

بالإضافة إلى إنتاج الطاقة بشكل أكثر كفاءة ، يمكن أن يسمح الضبط الدقيق لعملية التمثيل الضوئي أيضًا باستخدام النباتات لامتصاص وتخزين ثاني أكسيد الكربون بشكل أفضل ، مما يساعد على مكافحة تغير المناخ في هذه العملية.

يتخيل زانغ مستقبلًا يتيح لنا فيه الاستفادة من التمثيل الضوئي “زراعة طاقتنا بالطريقة التي نزرع بها طعامنا” ولكن القيام بذلك عن طريق كائنات حية مثل البكتيريا الزرقاء ، والتي لن تتطلب التنافس مع إنتاج الغذاء.

وقالت إن الأفكار الجديدة المستقاة من هذا البحث يمكن في الواقع أن تعطي المحاصيل دفعة من خلال جعلها أكثر تحملاً لأشعة الشمس الشديدة.

“على المدى الطويل ، إذا استطعنا توليد الطاقة المتجددة والوقود من مواد ذاتية التوليد ، وإعادة التدوير الذاتي ، والمواد الحية ، فسيكون ذلك أحد أكثر الخيارات خضرةً التي يمكن للمرء أن يتخيلها للمضي قدمًا من أجل الاستدامة.”

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى